JP3086085U - 複合ゲートポンプ設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低水位の水流の排水を効率良く行うようにす
る。 【解決手段】排水樋門２に設置されるゲート３のゲート
排水口に設けられた主水中ポンプ１４とは別に、ポンプ
口径の異なる小形の補助水中ポンプ１５を主水中ポンプ
１４とは異なるゲート３のゲート排水口に設置する。こ
の補助水中ポンプ１５は水路底に近接して設けられるの
で、低水位の場合、主水中ポンプ１４を運転せずに補助
水中ポンプ１５のみ運転して排水を行うことができる。
これによりゲートポンプ設備の省エネルギー化が図られ
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、河川、水路等の排水樋門に設置されるゲートポンプ設備に関する。 更に詳しくは、ゲートを閉じ自然排水を制水した後、水路間の水位高低差がない 場合であっても、ポンプ運転を効率よく行うことのできるゲートポンプ設備に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

海と河川の境界部あるいは本川と支川との境界部に設けられる排水桶門のゲー トは、通常は水位が高い上流の水を下流に流すため開放されているが、例えば台 風等で下流の本川の水位が高くなって逆流する場合は閉じなければならない。通 常はこのように支川側（内水側）の水位が、本川側（外水側）の水位より高くな っており、支川側から本川側に向かって自然排水が行われる。

【０００３】 また、逆に本川側の水位が支川側の水位より高くなり逆流する場合は、排水樋 門のゲートを閉じ、ポンプで強制的に排水を行っている。従来から自然排水はゲ ートを開いて行い、逆流（内水側水位が規定以上になるとき）のときはポンプで 強制排水を行っている。本川側と支川側との水位差が頻繁に交互に変わるような 場合、例えば、降雨の場合は本川側の水位と支川側の水位との差が不安定になり 、どちらの水位が高いか判断がつきにくい場合がある。更に、短時間で本川側と 支川側の水位の変動が繰り返し行われることがある。その場合でも、その都度ゲ ートの開閉動作を繰り返し行っている。

【０００４】 このように本川側と支川側の水位の差が微妙で交互に高低を繰り返し、高低差 の一定しない不安定な状態においても、通常は支川側の水位が高くなればゲート を開いて自然排水を行い、本川側の水位が高くなればゲートを閉じて強制排水を 行っている。しかしこのような不安定の状態の場合は、開閉動作が多く頻繁に行 わねばならないので、管理、操作上問題である。また、頻繁に操作を繰り返すこ とで、結果的に運転回数が多くなり運転管理上の負担が増大する。

【０００５】 更に、通常の排水ポンプと同一のポンプで水位差のない場合においても運転と 停止を繰り返すことになるので、ポンプを機械的に損傷してしまうおそれも生じ ていた。このようなトラブルの際、修復作業を頻繁に行わねばならず、危険で困 難な作業が多くなる。ゲートを頻繁に開閉せずに自然排水ができるとともに、低 水位であっても安定して排水ができ、しかも低水位の水流を省エネルギーで確実 に排水するゲートポンプ設備が要望されていた。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は前述のような背景のもとに創案されたもので、以下の目的を達する。 本考案の目的は、第１の水中ポンプの他にこの第１の水中ポンプのポンプ口径 と異なる口径を有する第２の水中ポンプをゲートに設け、低水位の水流の排水を 可能としたゲートポンプ設備の提供にある。 本考案の他の目的は、ポンプ口径の小さい第２の水中ポンプを設けることによ り、第１の水中ポンプによる低水位の水流の排水負担を軽減し、機器の消耗を低 減したゲートポンプ設備の提供にある。 本考案の更に他の目的は、第１の水中ポンプと第２の水中ポンプとを異なる発 電装置により駆動し、省エネルギー化を図ったゲートポンプ設備の提供にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。即ち、本考案の 複合ゲートポンプ設備は、排水口を有する排水樋門に設置されるゲートポンプ設 備であって、前記排水樋門に開閉自在に設置されるゲートと、前記排水樋門に設 けられ前記ゲートを開閉させる開閉装置と、前記ゲートのゲート排水口に設置さ れ自然排水、又は強制排水可能な第１の水中ポンプと、前記ゲート排水口と異な るゲート排水口に設置され、自然排水、又は強制排水可能で前記第１の水中ポン プとポンプ口径の異なる口径を有する第２の水中ポンプと、前記第１の水中ポン プ及び前記第２の水中ポンプの吐出口側に各々設けられ、自然排水のときに開き 自然排水の流れに逆流するときに閉じる逆止弁とからなっている。ここでいう第 ２の水中ポンプは、第１の水中ポンプの補助的な機能を有し、第１の水中ポンプ のポンプ口径より小さい口径を有している。第１の水中ポンプを必要としない低 水位の水流のような負荷の小さい場合には、第２の水中ポンプのみを使用すると 効果的である。

【０００８】 また、前記第２の水中ポンプは、前記第１の水中ポンプより前記ポンプ口径の 小さい口径を有する水中ポンプであって、前記第１の水中ポンプの中心位置より 下方に前記第２の水中ポンプの中心位置が設置され、低水位の水流を排出するこ とができる構成になっている。これは、前記第２の水中ポンプを第１の水中ポン プより低い位置に設置にすることで実現できる。内水と外水の高低差があまりな いような低水位の場合に、水路低に近い水の排出ができる構成である。

【０００９】 更に、前記ゲートの下部の水路底には、前記第２の水中ポンプを配置するため に一部が掘り下げられた補助水路が形成されていると、より低水位でも排水が可 能になって良い。

【００１０】 更に、前記第１の水中ポンプと前記第２の水中ポンプとは、異なる発電装置に より駆動されてもよい。前記第２の水中ポンプを小形にすることで、ポンプを駆 動するための発電エネルギーを第１の水中ポンプに比べ低減することができる。

【００１１】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態を図面に従って説明する。 （実施の形態１） 図１は、本考案の複合ゲートポンプ設備１の全体構成を示した正面図である。 図２は、主水中ポンプ（第１の水中ポンプ）取り付け部分を示す側面図で、図１ のＡ−Ａ断面図である。また、図３は、補助水中ポンプ（第２の水中ポンプ）取 り付け部分を示す側面図で、図１のＢ−Ｂ断面図である。図４は複合ゲートポン プ設備１の平面図である。

【００１２】 複合ゲートポンプ設備１の基体である排水樋門２に各装置が設けられている。 コンクリートで構成される排水樋門２の上部には、ゲート３を開閉する開閉装置 ４が取り付けられている。ゲート３は上下方向に移動して開閉されるように構成 され、ラック棒５を介して開閉される。通常ゲート３は、支川側の河川等の水路 である内水６と、本川側である外水７との境界に設置されている。通常水は内水 ６から外水７の方向に自然流として流れ排水される。排水樋門２は略四角形状の 門を構成し、下部中央部が排水口８になっている。ゲート３は矩形状の排水口８ を覆い、この排水樋門２上を摺動する。

【００１３】 この排水樋門２には、ゲート３のガイド及び水密のための戸当金具がコンクリ ートに埋設されて取り付けられている（図示せず）。ゲート３には、水密装置９ が取り付けられていて、排水樋門２の戸当金具に接してゲート３が閉じたとき、 排水口８周囲から内水と外水に跨って水が移動するのを完全に防止している。ま た、排水樋門２には、２つの門柱の各サイドに上下方向に案内ガイド１０が設け られている（図４参照）。この案内ガイド１０は、一種の戸当金具で鉄板のフレ ーム構成となっている。この案内ガイド１０は向かい合わせで２つのガイド面１ ０ａを有している。

【００１４】 一方、ゲート３には、その両サイドに案内ローラー１１が各サイドに上下２個 づつ４個取り付けられている。この案内ローラー１１は、ゲート３のフレーム１ ２ａ，１２ｂに設けられた支持軸１３に回転自在に支持されている。この案内ロ ーラー１１は、排水樋門２の案内ガイド１０にはまり込み、ガイド面１０ａに規 制され回転しながら案内される。案内ローラー１１を上下方向に移動することに より、ゲート３をスムースに開閉させることができる。

【００１５】 ゲート３には、ゲート３の内水側の面３ａに主水中ポンプ１４（第１の水中ポ ンプ）が２個取り付けられている。この主水中ポンプ１４は、ゲート３のゲート 排水口３ｂに吐出部分が内挿される状態で取り付けられている（図４参照）。ま た、この主水中ポンプ１４は、横形タイプのもので、フランジ１４ａを介してゲ ート３の面３ａに取り付けられている。

【００１６】 本実施の形態においては、水中ポンプを横形としている。しかし、横形に限定 されるものではない。立軸水中ポンプであってもよい。また、サンドポンプ等の ものであってもよく、この場合は河床の清掃もできる。主水中ポンプ１４が駆動 し内蔵する羽根が回転すると、水は主水中ポンプ１４内を内水側から外水側に流 れる。

【００１７】 この主水中ポンプ１４の吐出側にはフラップ弁１４ｂ（逆止弁）が取り付けら れ、このフラップ弁１４ｂは上下方向に揺動する。このフラップ弁１４ｂは一種 の蓋を構成するものであり、主水中ポンプ１４が運転され前述のように水が主水 中ポンプ１４内を流れる場合は、フラップ弁１４ｂは上方に持ち上げられる。

【００１８】 外水側の水位が内水側の水位より高くなり、主水中ポンプ１４の運転を停止し たときは、フラップ弁１４ｂは下がり主水中ポンプ１４の吐出口を塞ぐ。この主 水中ポンプ１４の設置において、ポンプ口径をＤ１、水深をＨ１と定義すると、 最低吸い込み水深は標準ではポンプ口径Ｄ１＋３００ｍｍである。従って主水中 ポンプ１４を水路底に近接して設置する位置は、ポンプ口径の大きさによって制 限される。そのため、最低の吸い込み水深はポンプ口径によって左右されること になる。

【００１９】 図３は、補助水中ポンプ１５（第２の水中ポンプ）をゲート３の面３ａに取り 付けた側面の断面図である。この補助水中ポンプ１５は、低水位の水流排出を目 的に主水中ポンプ１４よりも小形の水中ポンプである。主水中ポンプ１４と同様 な構成になっていて、本実施の形態は横形タイプであり、フランジ１５ａを介し てゲート３の面３ａに取り付けられている。この補助水中ポンプ１５は、ゲート ３のゲート排水口３ｃに吐出部分が内挿される状態で取り付けられている（図４ 参照）。

【００２０】 この補助水中ポンプ１５は、図４に示すように、２つの主水中ポンプ１４に挟 まれて中央部に配置されている。この補助水中ポンプ１５も前記主水中ポンプ１ ４と同様に、この補助水中ポンプ１５の吐出側にフラップ弁１５ｂが取り付けら れ、水路底に近接して配置されている。補助水中ポンプ１５において、ポンプ口 径をＤ２、水深をＨ２と定義すると、最低吸い込み水深はポンプ口径Ｄ２＋３０ ０ｍｍである。補助水中ポンプ１５は主水中ポンプ１４に比し、ポンプ口径を小 さいタイプのものにしている。

【００２１】 即ち、Ｄ２＜Ｄ１であるから、補助水中ポンプ１５を主水中ポンプ１４よりも 、より水路底に近接して設置することが可能となる。このことにより、浅い低水 位の水流であっても、補助水中ポンプ１５の使用により水流の排出をすることが できる。補助水中ポンプ１５は主水中ポンプ１４と同容量のポンプ、又は主水中 ポンプの１つであってもよいが、負荷が小さい場合に適用するので、容量が小さ くポンプ口径の小さいポンプの方が取り付けスペースを小さくできることや省エ ネルギーの点で効果的である。

【００２２】 次にゲートの開閉機構について説明する。主水中ポンプ１４及び補助水中ポン プ１５を搭載したゲート３の上部には、吊り金具１６が取り付けられている。こ の吊り金具１６には、吊りピン１７が設けられ、この吊りピン１７にラック棒５ が連結されている。ラック棒５には、長手方向にラックが設けられている。この ラック棒５の移動機構は開閉装置４内にあり、図示していないが、公知の手段、 例えば歯車等で構成される駆動手段をハンドルで操作、あるいはモータ駆動等で 行い、ラック棒５が上下方向に移動するようになっている。このラック棒５の上 端部は排水樋門２の上部に設けられたカバー１８に覆われている。

【００２３】 従って、ゲート３の開閉操作は、開閉装置４によりラック棒５が上下方向に移 動することにより行われる。また、支川側の水路上流には、図示しない除塵機が 設けられ、支川の上流から流れてくる流木等の塵芥類を除去し、主水中ポンプ１ ４及び補助水中ポンプ１５への塵芥類の侵入を防止している。ゲート３は１本の ラック棒５により支持され、前述のように排水樋門２の案内ガイド１０に沿って 上下方向に移動可能に設置されている。

【００２４】 通常の流水が上流の内水側から下流の外水側に流れる場合、ゲート３は開閉装 置４によって開放状態になっている。ポンプの稼働条件は、微妙な管理が伴うが 、台風等により外水側の水位が内水側より異常に高くなって逆流する場合は、ゲ ート３が開閉装置４により閉じられる。内水側と外水側の水位に高低差があまり ないような場合は、ゲート３を閉じた状態で主水中ポンプ１４、及び補助水中ポ ンプ１５で自然排水を行う。この場合、水流は補助水中ポンプ１５内を流れるが 、フラップ弁１４ｂ，１５ｂが流水の圧力で揺動し上方に持ち上げられ開放状態 となる。

【００２５】 このフラップ弁１４ｂ、１５ｂは、水平軸を支点に上下方向に揺動するフラッ プ型の弁である。外水側の水位が内水側より高くなり逆流するときは、このフラ ップ型のゲートを構成するフラップ弁１４ｂ、１５ｂが自重と逆流の圧力で下っ て主水中ポンプ１４、及び補助水中ポンプ１５の吐出口を塞ぎ、流水が各ポンプ 内に逆流するのを防止している。この状態で、各ポンプを起動して強制排水を行 うが、内水側の水位がポンプ運転水位に達したとき、主水中ポンプ１４が通常状 態で２台の主水中ポンプ１４を同時運転する。

【００２６】 場合によっては補助水中ポンプ１５も含めて全部のポンプを動員して排水を行 うが、内水側の水位が低水位にある場合は、主水中ポンプ１４運転では容量が大 きくて効率がよくない。また、最低運転水深以下であると、空気の吸い込みも多 く、排水量以上の能力のあるポンプを使用する状態となり無駄も多くなるので、 ポンプ口径の小さい補助水中ポンプ１５のみの運転とする。

【００２７】 補助水中ポンプ１５の使用方法として、通常の強制排水であっても、主水中ポ ンプ１４が運転、停止を繰り返さざるを得ない状況のときには、主水中ポンプ１ ４を停止させ常時補助水中ポンプ１５の方を使用するようにすれば、操作の低減 が図られ省エネルギーとなる。更に、ゲートポンプ設備の運転当初は、ポンプ先 行待機運転として補助水中ポンプ１５を使用し運転することも可能である。この ように、特にゲートポンプ設備の初期段階の排水と降雨のピークが過ぎた後の不 安定な水位状態にあるときに、この補助水中ポンプ１５を使用すると、最も効果 的であり、電力使用量を低減することができる。

【００２８】 （実施の形態２） 図５から図９は、複合ゲートポンプ設備の他の実施の形態を示す図である。排 水樋門２に対するゲート３の取り付け構成は、前述の場合と同様であるので詳細 説明は省略する。本実施の形態は、ゲート３に対する補助水中ポンプ１５の取り 付け位置を変えた例である。ゲート３の下部の水路底には、補助水中ポンプ１５ を配置するために一部が掘り下げられてた補助水路１９が設けられている。ゲー ト３には前述した２台の主水中ポンプ１４と、この２台の主水中ポンプ１４間に １台の補助水中ポンプ１５が設置されている。

【００２９】 これらポンプの設置は前述の実施の形態１の場合と異なり、ポンプは外水側の ゲート３の面に取り付けられ、また、ゲート３は内水側に水密装置２０が設けら れ、外水側に面して設置された戸当金具２１に当接されている。各水中ポンプは 、ゲート３面へ、吸い込み口側のフランジ１４ｃ、１５ｃによって取り付けられ ている。この関係で、ゲート３のゲート排水口３ｂには、主水中ポンプ１４のモ ーター部分が内挿され、ゲート排水口３ｃには、補助水中ポンプ１５のモーター 部分が内挿される。

【００３０】 本実施の形態２におけるゲート３の主水中ポンプ１４と補助水中ポンプ１５の 配置は、実施の形態１の勝手違いの構成となる。本考案による排水樋門２に対す るゲート３の取り付けは、前述と同様にゲート３の案内ローラー１１が排水樋門 ２の案内ガイド１０に挟みこまれた状態になっている。従って、ゲート３は、水 流の流れ方向が規制されて案内されているので、流れ方向に対しどちらの方向に 取り付けても支障はない。排水樋門２の設置条件、例えば、地形の条件等の制約 がある場合、あるいはメンテナンスのし易さ等の条件を考慮してゲート３の設置 方向を選択すればよい。

【００３１】 補助水中ポンプ１５は、ゲート３の中央部真下に設置され、補助水路１９底に 近接している。補助水路１９は水路底に対しての水深を補助水中ポンプ１５の形 状に相当する分、即ち、補助水中ポンプ１５の最低吸い込み水深Ｈ２以上の深さ としている（図７参照）。従って、補助水中ポンプ１５はこの補助水路１９に埋 没する状態になる。この補助水中ポンプ１５が埋没する部分の水路のゲート周囲 には水密装置２０が設けられ、また、補助水路１９側の壁面に戸当金具２１が取 り付けられているので、上方の排水口と同様に水密状態を維持することができる 。この補助水中ポンプ１５は、水路底の水流がなくなるまで補助水路１９での排 出が可能である。その他補助水中ポンプ１５の果たす機能は、前述の実施の形態 １と同様である。

【００３２】 以上、本発明の実施の形態を２つのケースについて説明したが、本発明の対象 はこれに限定されるものではない。例えば、補助水中ポンプ１５の取り付け位置 は、必ずしも主水中ポンプ１４に挟まれる必要はなく、排水路中であれば離れた 位置でゲートに設けられた構成にしてもよい。また、逆止弁をフラップゲートと して説明したが、他の形式、例えばマイター型のゲートであってもよい。更に、 幅の広い排水路においては、補助水中ポンプを１台でなく複数台設置してもよい 。又、実施の形態１のケースで、補助水中ポンプは補助水路を設けた上で、密閉 したエルボ形式の管を吸い込み口に取り付け、補助水路の水を吸い上げるように して強制排水するような構成であってもよい。

【００３３】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案はゲートポンプを自然排水可能なように構成し、 ゲートの開閉頻度を減らし、主水中ポンプの運転、停止の回数を減らしたので、 ゲート操作が簡易になった。また、このゲートに補助水中ポンプを取り付けるこ とにより、ゲートの閉鎖後であっても、低水位の水流の排出を可能とした。この ため、負荷容量の大きい主水中ポンプを低水位での運転停止の繰り返し操作を避 けることができ、水流管理が簡素になり電力使用量が減り、維持のし易い構成の ゲートポンプ設備となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の複合ゲートポンプ設備の正面
図である。

【図２】図２は、本発明の複合ゲートポンプ設備の主水
中ポンプの取り付け部分を示す側面図であり、図１のＡ
−Ａ線断面を示す断面図である。

【図３】図３は、本発明の複合ゲートポンプ設備の補助
水中ポンプの取り付け部分を示す側面図であり、図１の
Ｂ−Ｂ線断面を示す断面図である。

【図４】図４は、本発明の複合ゲートポンプ設備の平面
図であり、図１のＣ−Ｃ断面を示す。

【図５】図５は、実施の形態２における本発明の複合ゲ
ートポンプ設備の正面図である。

【図６】図６は、実施の形態２における本発明の複合ゲ
ートポンプ設備の主水中ポンプの取り付け部分を示す側
面図であり、図５のＤ−Ｄ線断面を示す断面図である。

【図７】図７は、実施の形態２における本発明の複合ゲ
ートポンプ設備の補助水中ポンプの取り付け部分を示す
側面図であり、図５のＥ−Ｅ線断面を示す断面図であ
る。

【図８】図８は、実施の形態２における本発明の複合ゲ
ートポンプ設備の主水中ポンプの取り付け部分を示す平
面図であり、図５のＦ−Ｆ線断面を示す断面図である。

【図９】図９は、実施の形態２における本発明の複合ゲ
ートポンプ設備の補助水中ポンプの取り付け部分を示す
平面図であり、図５のＧ−Ｇ線断面を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１…複合ゲートポンプ設備 ２…排水樋門 ３…ゲート ４…開閉装置 ５…ラック棒 ９…水密装置 １０…案内ガイド １１…案内ローラー １４…主水中ポンプ １４ｂ…フラップ弁 １５…補助水中ポンプ １５ｂ…フラップ弁 １９…補助水路

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】排水口を有する排水樋門に設置されるゲー
   トポンプ設備であって、 前記排水樋門に開閉自在に設置されるゲートと、 前記排水樋門に設けられ前記ゲートを開閉させる開閉装
   置と、 前記ゲートのゲート排水口に設置され自然排水、又は強
   制排水可能な第１の水中ポンプと、 前記ゲート排水口と異なるゲート排水口に設置され、自
   然排水、又は強制排水可能で前記第１の水中ポンプとポ
   ンプ口径の異なる口径を有する第２の水中ポンプと、 前記第１の水中ポンプ、及び前記第２の水中ポンプの吐
   出口側に各々設けられ、自然排水のときに開き自然排水
   の流れに逆流するときに閉じる逆止弁とからなる複合ゲ
   ートポンプ設備。
2. 【請求項２】請求項１に記載の複合ゲートポンプ設備に
   おいて、 前記第２の水中ポンプは、前記第１の水中ポンプより前
   記ポンプ口径の小さい口径を有する水中ポンプであっ
   て、前記第１の水中ポンプの中心位置より下方に前記第
   ２の水中ポンプの中心位置が設置され、低水位の水流を
   排出することができる構成になっていることを特徴とす
   る複合ゲートポンプ設備。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の複合ゲートポンプ
   設備において、 前記ゲートの下部の水路底には、前記第２の水中ポンプ
   を配置するために一部が掘り下げられた補助水路が形成
   されていることを特徴とする複合ゲートポンプ設備。
4. 【請求項４】請求項１又は２に記載の複合ゲートポンプ
   設備において、 前記第１の水中ポンプと前記第２の水中ポンプとは、異
   なる発電装置により駆動されることを特徴とする複合ゲ
   ートポンプ設備。